СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВОДОНЕПРОНИЦАЕМОГО ЭКРАНА В НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ГРУНТОВЫХ МАТЕРИАЛАХ ЭЛЕМЕНТОВ ГИДРОТЕХНИЧЕСКОГО 
СООРУЖЕНИЯ

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВОДОНЕПРОНИЦАЕМОГО ЭКРАНА В НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ГРУНТОВЫХ МАТЕРИАЛАХ ЭЛЕМЕНТОВ ГИДРОТЕХНИЧЕСКОГО СООРУЖЕНИЯ


--- Закажите полную версию данного патента ---
RU (11) 2276703 (13) C1

(51) МПК
E02B 3/16 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 17.10.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2006.05.20 
(21) Регистрационный номер заявки: 2004131314/03 
(22) Дата подачи заявки: 2004.10.25 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2004.10.25 
(45) Опубликовано: 2006.05.20 
(56) Аналоги изобретения: АНДРЕЕВА Л.Г. и др. Химические способы закрепления песчаных и горных пород. Часть II. Глубинные методы закрепления. - Л.: ВНИИ гидротехники им. Б.Е. Веденеева, 1971, с. 5, 20-22, 58-59.

SU 1705500 A1, 15.01.1992.

SU 1772303 A1, 30.10.1992.

SU 1110873 A, 07.11.1988.

RU 2039150 C1, 09.07.1995.

JP 2003-064618 A, 05.03.2003. 
(72) Имя изобретателя: Алтунина Любовь Константиновна (RU); Кувшинов Владимир Александрович (RU); Стасьева Любовь Анатольевна (RU); Долгих Сергей Николаевич (RU); Мельник Геннадий Анатольевич (RU) 
(73) Имя патентообладателя: Акционерная компания "АЛРОСА" (закрытое акционерное общество) (АК "АЛРОСА" (ЗАО) (RU); Институт химии нефти СО РАН (ИХН СО РАН) (RU) 
(98) Адрес для переписки: 678170, Республика Саха (Якутия), г. Мирный, ул. Ленина, 39, Институт Якутнипроалмаз АК "АЛРОСА" (ЗАО) 

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВОДОНЕПРОНИЦАЕМОГО ЭКРАНА В НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ГРУНТОВЫХ МАТЕРИАЛАХ ЭЛЕМЕНТОВ ГИДРОТЕХНИЧЕСКОГО СООРУЖЕНИЯ

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано для восстановления водонепроницаемости гидротехнического сооружения (понижения водопроницаемости) из низкотемпературных грунтов и пород, особенно в районах вечной мерзлоты, а также при создании и ремонте противофильтрационных завес (экранов) в грунтовых плотинах, построенных в районах распространения многолетнемерзлых пород. Технический результат - повышение водонепроницаемости, структурной прочности, гидроизоляционных свойств, улучшение сцепления с грунтовым карбонатным материалом. В способе изготовления водонепроницаемого экрана в низкотемпературных грунтовых материалах элементов гидротехнического сооружения, включающем кольматацию грунтового материала гидроизоляционным полимерным составом путем поинтервального нагнетания под давлением, меньшим давления гидроразрыва грунтового материала, в качестве гидроизоляционного полимерного состава используют состав, включающий поливиниловый спирт - структурообразователь, воду и борную кислоту, способный образовывать гель при положительных температурах и криогель в процессах замораживания-размораживания при следующих соотношениях компонентов, мас.%: поливиниловый спирт - 3,0-10,0, борная кислота - 0,2-1,0, вода - остальное. 1 табл., 1 ил. 



ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано для восстановления водонепроницаемости гидротехнического сооружения (понижения водопроницаемости) из низкотемпературных грунтов и пород, особенно в районах вечной мерзлоты, а также при создании и ремонте противофильтрационных завес (экранов) в грунтовых плотинах, построенных в районах распространения многолетнемерзлых пород.
Известен способ цементирования гидротехнических сооружений, включающий цементацию пустот в теле и основании плотины, образовавшихся в результате оттаивания вечномерзлых грунтов и развития фильтрации (Руководство по технологии физико-химического укрепления промерзающих и оттаявших грунтов. М.: Стройиздат, 1977). Этот способ позволяет создать противофильтрационный экран в зонах с небольшим поглощением, однако в зонах с большим поглощением и высокой скоростью потока воды цемент не успевает схватываться, раствор цемента разбавляется, уносится потоком воды и выносится в нижний бьеф плотины, в результате не образуется противофильтрационный экран. Скорость и объем фильтрации воды через плотину не уменьшаются.
Наиболее близким по технической сущности является способ изготовления водонепроницаемого экрана в низкотемпературных грунтовых материалах элементов гидротехнического сооружения, включающий кольматацию грунтового материала путем нагнетания под давлением, меньшим давления гидроразрыва грунтового материала, при этом может использоваться полимер-цементный раствор, а нагнетание осуществляют с определенным шагом скважин на различной глубине от подошвы сооружения (поинтервального нагнетания) (Андреева Л.Г. и др. Химические способы закрепления песчаных и горных пород. Часть II. Глубинные методы закрепления, Ленинград, ВНИИ гидротехники им. Б.Е. Веденеева, 1971, с.20-22, 58-59).
Однако водонепроницаемость и структурная прочность экранов по данному способу недостаточны, также недостаточны гидроизоляционные свойства и сцепление с грунтовым карбонатным материалом, при этом полимер-цементный раствор может разбавляться и выноситься водой, как и цементные растворы.
Задачей настоящего изобретения является разработка способа изготовления водонепроницаемого экрана в низкотемпературных грунтовых материалах элементов гидротехнического сооружения в районах распространения многолетнемерзлых пород, подвергающихся процессам периодического сезонного замораживания и размораживания.
Технический результат изобретения - повышение водонепроницаемости и структурной прочности, повышение гидроизоляционных свойств, улучшение сцепления с грунтовым карбонатным материалом.
Достигается технический результат способом изготовления водонепроницаемого экрана в низкотемпературных грунтовых материалах элементов гидротехнического сооружения, включающий кольматацию грунтового материала гидроизоляционным полимерным составом путем поинтервального нагнетания под давлением, меньшим давления гидроразрыва грунтового материала, при этом в качестве гидроизоляционного полимерного состава используют состав, включающий поливиниловый спирт - структурообразователь, воду и борную кислоту, способный образовывать гель при положительных температурах и криогель в процессах замораживания - размораживания, при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
Поливиниловый спирт 3.0-10.0 
Борная кислота 0.2-1.0 
Вода Остальное 

Указанный состав при температуре 0÷10°С образует гель, создающий противофильтрационный экран, который в процессе замораживания - размораживания превращается в криогель, при этом его противофильтрационные и прочностные характеристики улучшаются. Чем в большем количестве циклов замораживания - размораживания участвует криогель, тем лучше становятся его механические свойства: увеличивается прочность, упругость, усиливается сцепление с породой (вязкоупругие свойства составов до и после процесса замораживания - размораживания приведены в таблице).
Состав закачивают через нагнетательные скважины в тело и основание плотины или другого гидротехнического сооружения при давлении, меньшем давления гидроразрыва грунта. За счет сцепления состава с породой фильтрационное сопротивление потоку воды увеличивается, вязкость состава возрастает (фиг.1), скорость потока замедляется. Через определенное время при температуре 0-10°С образуется гель, создающий противофильтрационный экран. Скорость потока становится равной нулю, то есть поток останавливается. В дальнейшем при сезонном замораживании - размораживании прочностные характеристики противофильтрационного экрана улучшаются.
Пример конкретного выполнения.
В 5 скважин на плотине Иреляхского гидроузла РЦ-6, Г-1, Г-2, Г-3 и РЦ-7 произведена поинтервальная закачка криогелеобразующих составов с целью тампонажа фильтрующего основания плотины. Был закачан состав, содержащий ПВС - 5 мас.%, борная кислота - 1 мас.%, вода - 94 мас.%. Приготовление раствора, содержащего 5% ПВС и 1% борной кислоты, осуществлялось следующим образом. В теплоизолированную емкость вместимостью 0,75 м с лопастной мешалкой помещали 700-710 л воды, предварительно нагретой до 90°С, после чего при постоянном перемешивании засыпали 7.5 кг борной кислоты, затем 40 кг ПВС и перемешивали 3-5 часов до получения однородного раствора. Полученный раствор в количестве 750 л по шлангам буровым трехплунжерным насосом НБ4-160/63 перекачивали в емкость вместимостью 1.5 м3 с лопастной мешалкой, где раствор охлаждался до 20-30°С. Раствор готовили параллельно в двух емкостях по 0.75 м3 с мешалками.
Всего была закачана 51 тонна раствора. По скважинам опытного участка объем закачки раствора находился в пределах 0.3-0.6 м3, в среднем 0.4 м3 на 1 м пробуренного интервала.
Разбуривание скважин РЦ-6 и РЦ-7, в которых 3 месяца назад была проведена цементация до 37 и 38 м, показало, что цементирование этих скважин не создало цементной завесы и не остановило на этом участке фильтрацию воды через основание плотины, так как вода появилась в скважине РЦ-6 с 26 м, в скважине РЦ-7 - с 22-27 м, водопоглощение при гидроопробовании составило 120 л/мин при 0 атм. Поэтому закачку раствора проводили в те же интервалы, и только после остановки фильтрации воды и создания в вышележащей зоне гелевого экрана производили закачку раствора в нижележащие интервалы - до 45 м.
В опытных скважинах Г-1, Г-2 и Г-3 вода появилась с 24-26 м, водопоглощение при гидроопробовании составляло максимально 120 л/мин при 0-1 атм, до образования криогелевого экрана между скважинами существовала хорошая гидродинамическая связь. В этих скважинах закачку раствора производили поинтервально, при давлении меньше 2.5 атмосфер (давление меньше давления гидроразрыва грунтового материала) с интервалами 3-7 м. Разбуривание нижележащих зон после закачки раствора происходило легко, при этом из промороженных зон плотины криогель выбуривался в виде кусков и крупинок, а из растепленных зон - в виде геля. В тех зонах, куда был закачан состав, как правило, водопритока не было. Во всех опытных скважинах водонепроницаемая криогелевая завеса была создана до глубины 45-46 м.
За счет закачки состава в скважины РЦ-6, Г-1, Г-2, Г-3 и РЦ-7 на опытном участке в основании плотины с глубины от 16 до 45 м образовался водонепроницаемый криогелевый экран длиной 15 м, площадью приблизительно 430 м2 и толщиной около 3 м, создавший противофильтрационную завесу. Об этом свидетельствует тот факт, что при последующем разбуривании нижележащих зон скважин в тех зонах, куда был закачан состав, водопритока не наблюдалось. При бурении контрольной скважины КГ-1 между скважинами Г-1 и Г-2 в разбуренных интервалах 21-37 м водопритока не наблюдалось, при этом закачивалось «до отказа» очень мало цементного раствора, например 37 кг для зоны 21-27 м. Кроме того, старая температурная скважина 57, находящаяся в нижнем бьефе напротив опытного участка закачки криогелеобразующего состава, перестала фонтанировать.
Согласно акту опробования контрольной скважины КГ-1, пробуренной между скважинами Г-1 и Г-2, в интервале 21-36 м при давлении 0.5-1.5 атм удельное водопоглощение находилось в пределах 0.018-0.022 л/(мин·м·м), в среднем 0.017 л/(мин·м·м); в интервале 36-40 м при давлении 0.7-1.5 атм удельное водопоглощение находилось в пределах 0.14-0.44 л/(мин·м·м), в среднем 0.28 л/(мин·м·м). В интервале 21-40 м при давлении 0.5-1.5 атм среднее удельное водопоглощение равно 0.15 л/(мин·м·м). Инъекционные работы по водонепроницаемой криогелевой завесе признаны достаточными, так как среднее удельное водопоглощение в контрольной скважине до глубины 40 м составляет 0.15 л/(мин·м·м), что не превышает 1 л/(мин·м·м).
В процессе цементирования контрольной скважины КГ-1 при закачивании цементного раствора «до отказа» поглощение цемента было незначительным: в интервале 21-36 м - 0.8 кг/м, в интервале 36-40 м - 16.5 кг/м. Эти значения существенно меньше наблюдавшихся при цементации скважины РЦ-6, разбуренной и зацементированной за 3 месяца до проведения опытных работ (поглощение цемента составляло: в интервале 21-24 м - 142 кг/м, в интервале 24-27 м - 530 кг/м).
Результаты проведения опытно-промышленных работ показали, что для создания противофильтрационной завесы достаточное количество раствора составляет в среднем 0.4 м3 на 1 м пробуренного интервала.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет восстанавливать водонепроницаемость гидротехнического сооружения из низкотемпературных грунтов и пород, особенно в районах вечной мерзлоты, а также при создании и ремонте противофильтрационных завес (экранов) в грунтовых плотинах, построенных в районах распространения многолетнемерзлых пород. Способ не вызывает растепления и позволяет закрепить во времени границы талого и мерзлого грунта без взаимного влияния друг на друга. Составы можно готовить непосредственно на плотине и закачивать в скважины с использованием стандартной техники для цементации. При образовании криогелей после однократного замораживания - размораживания вязкость составов увеличивается в 5.4-32.8 раза.
Таблица

Вязкоупругие свойства составов до и после процесса замораживания - размораживания 
Концентрация, мас.% Раствор Гель Криогель 
Вязкость, мПа·с Модуль упругости, Па Вязкость, мПа·с Модуль упругости, Па Вязкость, мПа·с Модуль упругости, Па 
ПВС 5,0 
Борная кислота 1,0 43,9 5176 88,2 27940 404,5 236500 
Вода 94 
ПВС 7,0 
Борная кислота 1,0 96,3 7389 311,8 41640 486,5 254200 
Вода 92 
ПВС 10,0 
Борная кислота 1,0 146,8 8206 369,4 84960 2216 314650 
Вода 89 




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ изготовления водонепроницаемого экрана в низкотемпературных грунтовых материалах элементов гидротехнического сооружения, включающий кольматацию грунтового материала гидроизоляционным полимерным составом путем поинтервального нагнетания под давлением, меньшим давления гидроразрыва грунтового материала, отличающийся тем, что в качестве гидроизоляционного полимерного состава используют состав, включающий поливиниловый спирт - структурообразователь, воду и борную кислоту, способный образовывать гель при положительных температурах и криогель в процессах замораживания-размораживания при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
Поливиниловый спирт 3,0-10,0 
Борная кислота 0,2-1,0 
Вода Остальное





ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к СТРОЙИНДУСТРИИ: строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ, бетон, специальный бетон, добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства, специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения, лакокрасочные, клеевые составы и композиции, строительные изделия, окна и двери. шторы и жалюзи. фурнитура, гарнитура и комплектующие, устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. приспособления и устройства, устройство покрытий полов. наливные полы. смеси и композиции, строительство и ремонт гидротехнических сооружений, технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения, новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ, строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ.



Новые технологии и изобретения в стройиндустрии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "силикатный кирпич" будет найдено словосочетание "силикатный кирпич". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("силикатный" или "кирпич").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+силикатный -кирпич".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "кирпич" будут найдены слова "кирпич", "кирпичи" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "кирпич!".


Строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения | Лакокрасочные, клеевые составы и композиции | Строительные изделия | Новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ | Окна и двери. Шторы и жалюзи. Фурнитура, гарнитура и комплектующие | Устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. Приспособления и устройства | Бетон. Добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства | Устройство покрытий полов. Наливные полы. Смеси и композиции | Строительство и ремонт гидротехнических сооружений | Технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения | Строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Способы производства строительных материалов из древесины и отходов деревообработки


Рейтинг@Mail.ru